JP4718057B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像形成装置に関し、特に転写搬送手段における転写紙の分離性向上を図ったものに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、画像形成装置の感光体上の地汚れ量はプリンタックＩＤと称する値で定めており、この値が或る範囲に入るような場合には感光体からの転写紙の分離性を向上させて搬送性を安定させるためには、転写搬送ベルトの抵抗を規定するのみで搬送性を安定させることが可能であった。例えば特開平１０−２１３９７４号公報には、転写ベルトの表面抵抗率、ゴム面の表面抵抗率を規定することで分離性（搬送性）を改善できるとし、白抜け画像防止と分離性向上との両立を図っている。
【０００３】
しかしながら、感光体上の地汚れ量がプリンタックＩＤで或る程度のレベルになると、転写紙の先端が感光体から分離できなくなることがある。すなわち、感光体上の地汚れトナーが少なくなると、転写紙と感光体が吸着する力の方が転写紙がベルトに吸着する力より大きくなるため、転写紙の先端が転写搬送ベルトに吸着されて搬送されなくなり、感光体に吸着されて搬送されてしまうという問題が生じる。このような現象が発生すると、転写紙の先端が感光体上の爪に当たり、爪に付着しているトナーが紙に付着してしまう。
【０００４】
本発明はこのような現象を解決することができる画像形成装置を提供することを目的とするが、本発明で問題とする分離性はすべての紙で発生するわけではなく、ある種の紙で生じる現象である。また転写紙を給紙段にセットする方法としては、転写紙の表と裏で２通り、向きで２通りの計４通りのセット方法が考えられるが、本発明で問題とする感光体からの転写紙の爪分離は、そのうち１方向での現象である。これは給紙ユニットにセットする４つのセット方向ごとに微妙に転写紙の腰が異なることに起因すると考えられている。
【０００５】
したがって本発明の目的は、接触転写搬送手段を有する画像形成装置において、感光体等の像担持体からの転写紙の分離性を上げることであり、また転写搬送ベルト抵抗の違いによって感光体からの分離の程度が異なる点についても対応して最適な分離性を確保することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る画像形成装置は、上記目的を達成するために、トナー像を担持する像担持体と、シート状の転写材を担持し、該担持した転写材へ上記像担持体上のトナー像を転写する無端状の接触転写搬送手段と、該接触転写搬送手段をクリーニングするクリーニング手段と、上記接触転写搬送手段を張架する張架手段と、上記転写搬送手段に転写バイアスを供給する転写バイアス供給手段と、上記転写搬送手段の抵抗を検知する抵抗検知手段とを有し、上記転写搬送手段の転写バイアス印加タイミングを、少なくとも転写材の上記像担持体と上記接触転写搬送手段のニップへの進入以後とし、かつ印加位置を転写紙先端の非画像領域内とするとともに、上記転写搬送手段の転写バイアスの印加タイミングを、上記抵抗検知手段で検知した抵抗値により上記非画像領域内で可変させ、検知した抵抗値が小さいほど印加タイミングを遅らせ、かつ、上記抵抗検知手段で検知した抵抗値が小さいほど非画像領域内にかかる紙間転写バイアス値を小さくすることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお以下では、転写ベルトを用いた実施形態のみ説明するが、もちろん本発明を転写ローラで構成しても構わない。
まず本発明の実施対象となる転写搬送装置を説明する。図１に符号１で示す転写搬送装置は、ベルトユニット２を本体１Ａに対して着脱自在に支持している。ベルトユニット２は、図３に示すドラム状の感光体３からの現像画像を転写するために、一対のローラ４、５に巻き掛けられている転写ベルト６、転写ベルト６を感光体３に対して接離させるＤＣソレノイド８と接離レバー９、転写ベルト６に転写バイアスを印加するバイアスローラ１１、及び転写ベルト６の電荷を除電する接触板１３とを備えている。また、転写ベルト６の表面に付着する残留トナーや転写紙Ｓから紙くず等を掻き落とすクリーニングブレード１６Ａを有するクリーニング装置１６や、バイアスローラ１１に電圧を印加する高圧電源１２が、図１に示す本体１Ａに設けられている。
【００１０】
ローラ５は、図１、図２に示すように、図示せぬ駆動モータと連結する歯車５ｂを有し、回転駆動されるようになっている。転写ベルト６は、このローラ５の回転に従動して感光体３との対向位置で転写紙Ｓの搬送方向（図３中の矢印Ａ方向）に移動することができるようになっている。転写ベルト６は、図５に示すように、２層構造で構成されており、ＪＩＳＫ６９１１に準拠した測定による電気抵抗がＤＣ１００Ｖ印加時において、コーティング層である表面層６ｂはベルト表面の表面抵抗率が１Ｘ１０⁹Ω〜１×１０¹²Ω、内側層６ａの表面抵抗率が１×１０⁷Ω〜１×１０⁹Ωに、そして、その体積抵抗率が５×１０⁸Ω・ｃｍ〜５×１０¹⁰Ω・ｃｍに設定されているものである。
【００１１】
またローラ４、５は、図１、図３に示すように、支持体７によって回転可能に支持されている。支持体７は、ローラ４、５のうち、矢印Ａで示す転写紙搬送方向において、感光体３に対する転写位置の下流側に位置するローラ５の支持軸５ａを支点として揺動可能となっている。この支持体７は、転写ベルト６の転写位置側を制御板８Ａからの信号により駆動されるＤＣソレノイド８によって動作される。すなわちＤＣソレノイド８には、接離レバー９が連結されていて、この接離レバー９が支持体７を動かして転写ベルト６を感光体３に対して接離させるようになっている。
【００１２】
制御板８Ａは、用紙搬送手段であるレジストローラ１０によって感光体３に形成される画像の先端位置との整合を取られた状態で搬送される転写紙Ｓの先端が感光体３に接近すると、駆動信号を発してＤＣソレノイド８を駆動するようになっている。従って、このソレノイド８の駆動により支持体７が感光体ドラム３に対して近接して、転写ベルト６が感光体３に当接することにより、感光体３との対向位置で転写紙Ｓを感光体３に接触させながら搬送することのできるニップ部Ｂが形成される。
【００１３】
上述したローラ４、５のうち、感光体３側に位置するローラ４は、駆動側をなすローラ５に対する従動ローラとして構成されており、またローラ４の表面形状は、図２に示すように、軸方向において両端４ａ、４ａが先細のテーパ状に形成されていて、転写ベルト６の片寄りを防止するようになっている。ローラ４は金属等の導電性のローラであるが、前述したような電気抵抗のベルトを支持しているだけであり、電気的には他の導電部材とは直接接続されていない場合がある。またローラ４を、後述する接触板１３のように高圧電源１２へフィードバックし、アースすることも可能である。
【００１４】
駆動側のローラ５は駆動の際の転写ベルト６に対するグリップ力を高める機能からＥＰＤＭゴム、クロロプレンゴム、あるいはシリコーンゴム等の材質が選択される。またローラ５にゴムを用いないで、導電性のローラを用いることができる。ローラ５からのフィードバック電流を高圧電源１２に戻すことも可能である。
【００１５】
なおローラ４、５をアースした場合、ローラ４、５に後述する転写制御板１４が接続されることになる。両ローラ４、５を同時にアースし、帰還電流をフィードバックさせることも可能である。
【００１６】
バイアスローラ１１は、転写ベルト６の移動方向においてローラ４の下流側（図３、図４において左側）で、転写ベルト６の内側に接触するように設けられている。このバイアスローラ１１は、転写ベルト６に対して感光体３上のトナーの帯電極性と逆極性の電荷を付与するための接触電極を構成しており、高圧電源１２に接続されている。
【００１７】
接触板１３は、転写ベルト６の転写紙搬送面でない下側の従動ローラ４近傍のベルト内面に配置されており、後述するように転写ニップ上流側において転写紙Ｓへ電荷注入するのを抑えている。この接触板１３は、転写ベルト６上に流れる電流を帰還電流として検出するためのものであり、この電流の検出によつてバイアスローラＩ₁からの供給電流が制御される。このため、接触板１３には、検出電流に応じてバイアスローラＩ₁への供給電流を設定するための転写制御板１４が接続されており、この転写制御板１４は、高圧電源１２に接続されている。
【００１８】
このような転写搬送装置１においては、図４に示すように、レジストローラ１０から転写紙Ｓが繰り出されるのに合わせて、支持体７が転写ベルト６を感光体３に接近させる状態に設定され、感光体３との間で転写紙の搬送方向に沿った長さに相当する幅４〜８ｍｍ程度のニップ部Ｂを形成する。
【００１９】
一方、感光体３は、その表面が例えば、−８００Ｖに帯電した状態とされ、図６に示すように、この表面にマイナスに帯電したトナーを静電的に吸着した状態でニップ部に移動する。そして感光体３は、ニップ部に至る前に感光体３近傍に配置され、感光体３表面の電荷を弱める転写前除電ランプ（ＰＴＬ）１５によって表面電位を低下させられる。図６では、帯電電荷の高さを丸印の大きさによって表してあり、転写前除電ランプ１５によって帯電電荷が少なくなっている状態は、除電前を示す丸印よりも小さく示されている。
【００２０】
図４に示すニップ部Ｂにおいて、感光体３上のトナーは、転写ベルト６側に位置するバイアスローラＩ_１からの転写バイアスによって転写紙Ｓ上に転移する。この転写バイアスは＋１．５ｋＶ〜＋６．５ｋＶの範囲で高圧電源１２から印加されるが、これは以下のような定電流制御の結果、転写バイアスが可変設定される。即ち、図３及び図４において、高圧電源１２から出力された電流値をＩ_１とし、転写ベルト６を介して接触板１３から接地側に流れる帰還電流値を検出した際の値をＩ_２とした場合、これら両者間でＩ_１−Ｉ_２＝Ｉ_ＯＵＴ（但し、Ｉ_ＯＵＴ：一定）の関係が得られるようにＩ_１の値を制御する。これは、温度、湿度等の環境条件の変化や転写ベルト６の製造品質に生じるバラツキにかかわらず、転写紙Ｓ上での表面電位Ｖｐを安定させることによって転写効率の変化を無くすようにするためである。
【００２１】
つまり、転写ベルト６及び転写紙Ｓを通して感光体３側に流れる電流をＩ_OUTとして見立てることによって、転写紙Ｓ上での表面抵抗の低抵抗化あるいは高抵抗化による転写ベルト６への電流の流れやすさの変化が転写紙Ｓの分離性能や転写性能に影響してしまうのを防止するようになっている。電流Ｉ_OUTは、搬送速度３３０ｍｍ／秒、有効バイアスローラ長３１０ｍｍにおいてＩ_OUT＝３５μＡ±５μＡに設定した場合に良好な転写が得られている。
【００２２】
ところで、感光体３からの画像転写が行われると、これと同時に転写紙Ｓも帯電する。従って、転写ベルト６の真電荷と転写紙Ｓ側に発生する分極電荷との関係により、転写紙Ｓを転写ベルト６上に静電的に吸着して感光体３からの転写紙の分離が行える。そして感光体３の曲率分離を利用した転写紙Ｓ自らの腰の強さによる剥離動作によって助長される。ただし、それでも感光体３に静電気的に付着してしまっている転写紙Ｓは、分離爪１８により剥離させる。
【００２３】
一方、ニップ部Ｂを通過した転写紙Ｓは、転写ベルト６の移動にあわせて静電吸着搬送され、駆動側のローラ５での曲率分離が行われる。このため、ローラ５の直径は１６ｍｍ以下に設定されている。さらに、このようなローラ５を用いた場合には、上質４５Ｋ紙（剛度横２１ｃｍ³／１００）の分離が可能であるという実験結果が得られている。
【００２４】
また、駆動ローラ５で転写ベルトから分離された転写紙Ｓは、ガイド板で案内されて定着部１７を構成する加熱ローラ１７ａとパッドローラ１７ｂの間に搬送される。定着部１７では、転写紙Ｓ上のトナーを加熱溶解して転写紙Ｓに圧着してトナーを転写紙Ｓ上に定着させる。
【００２５】
転写紙Ｓへの画像転写及び分離が完了した転写ベルト６は、ＤＣソレノイド８の励磁が解除されるのに応じて接離レバー９が解除され、支持体７が感光体３から離間される。そして、クリーニング装置１６により表面を清掃される。
【００２６】
クリーニング装置１６は、クリーニングブレード１６Ａを備えており、転写ベルト６を摺擦することにより、感光体３の表面から転移したトナーや転写されないで転写ベルト６の周辺に飛散していたものが付着した場合のトナーや転写紙Ｓの紙粉を掻き取るようになつている。
【００２７】
クリーニングブレード１６Ａによって摺擦される転写ベルト６は、摺擦抵抗の増加による駆動力の増大あるいはクリーニングブレード１６Ａのめくれ等の現象を防止するのに、摩擦係数の低いものとして表面にフッ素系の樹脂材量、例えばポリフッ化ビニリデン、四フッ化エチレンなどが被覆されている。また転写ベルト６の表面から書き取られたトナーあるいは紙粉は、回収スクリュー１６Ｂによって本体１Ａから図示しない廃トナー回収容器に収容される。
【００２８】
なお上記説明した図においては、バイアス印加手段としてＣＧ（コロナチャージャ）やブラシを使用することも可能である。その設置位置も感光体３とのニップ部の上流側、下流側どちらでも良い。駆動ローラ、従動ローラの構成などについても同様である。
【００２９】
なお、上述した転写紙Ｓの静電吸着は、既に述べたように転写紙の性状により分離がうまくいかないことがある。そこで本発明では先端転写電流切り替えのタイミングを改良して分離性を向上させている。
【００３０】
図７は本発明の一実施形態の制御図（Ａ）と印加タイミング（Ｂ）を示す図である。なお以下の説明において、Ｌａとは先端転写電流切り替えのタイミングを示す。すなわち、転写紙がニップに進入する前のある一定の基準となる位置をＬａ＝０とし、その位置からの転写電流印加タイミングを示す。Ｌａ＝２０とは基準となる位置から２０ｍｍ遅らせるタイミングであることを意味する。
【００３１】
図７（Ａ）中の符号２０は操作部、２１は制御部、２２は転写紙Ｓの搬送位置を検出する転写紙位置検出手段、２３は転写ベルト６の駆動モータである。転写紙位置検出手段２３は、図示しないレジストローラ１０で代用してもよいし、転写前ガイド付近にセンサを配置してもよい。
【００３２】
図７（Ｂ）により本実施形態での印加タイミングを従来と比較して説明する。図示のように転写紙Ｓには画像領域ｘと非画像領域ｙとがあり、本実施形態では非画像領域ｙにおいてバイアスを印加するタイミングを採用している。従来は、紙間ｚでの印加であり、本実施形態ではタイミングを遅らせることで、転写紙Ｓを必要以上に充電させず、かつ感光体３を逆帯電させないことを可能にして感光体３への転写紙Ｓの吸着を防いでいる。
【００３３】
図８（Ａ）〜（Ｅ）は、転写ベルト６のベルト抵抗の違いによる分離性の違いを示す図である。図８（Ａ）はベルト抵抗が非常に高い（超高）場合、（Ｂ）は高い場合、（Ｃ）は中程度の場合、（Ｄ）は低い場合、そして（Ｅ）は非常に低い（超低）場合であり、ベルト抵抗が低いほど分離性が悪く、爪分離をしていることがわかる。なお図８において、８／１００とは１００枚の転写紙中の８枚が爪分離をしていることを示す。０／１００とは１００枚の転写紙がすべて転写ベルト６に吸着されて搬送されたことを示す。
【００３４】
図９は、ベルト抵抗を検知して印加タイミングＬａを可変させる動作のフローチャートである。まず電流値の関係Ｉ_１−Ｉ_２＝Ｉ_ＯＵＴを４０μＡに設定し（ステップ１）、印加電圧を検知し（ステップ２）、検知した電圧が２．０ＫＶ以下であれば（ステップ３）、１．０ＫＶ以下かどうかを判定し（ステップ４）、そうであればベルト抵抗を「超低」と判定（ステップ５）してＬａ＝２５とする。ステップ４において電圧が１．０ＫＶを上回っていれば、ベルト抵抗を「低」と判定（ステップ６）してＬａ＝２０と設定する。またステップ３において電圧が２．０ＫＶを上回っていればＩ_１−Ｉ_２＝Ｉ_ＯＵＴを５０μＡに設定し（ステップ７）、再度電圧の検知を行い（ステップ８）、検知した電圧が２．０ＫＶを超えて３．２ＫＶ以下かどうかを判定し（ステップ９）、そうであればベルト抵抗を「中」と判定（ステップ１０）してＬａ＝１５と設定する。ステップ９での判定結果がノーであれば、Ｉ_１−Ｉ_２＝Ｉ_ＯＵＴを６０μＡに設定し（ステップ１１）、再度電圧の検知を行い（ステップ１２）、検知した電圧が３．２ＫＶを超えて６．０ＫＶ以下かどうかを判定し（ステップ１３）、そうであればベルト抵抗を「高」と判定（ステップ１４）してＬａ＝１０と設定する。さらに、ステップ１３においてノーであれば、ベルト抵抗を「超高」と判定（ステップ１５）してＬａ＝０と設定する。
【００３５】
なお図８は、紙間電流および先端転写電流切り換えタイミングの違いによる分離性の程度を示す。この場合の抵抗検知動作も図９と同様である。また図１０は、先端電流の切り替えタイミングと紙間転写電流値の変更の双方を行った場合を示す。
【００３６】
【発明の効果】
本発明に係る画像形成装置は、以上説明してきたように、分離性の悪い転写紙でも像担持体からの分離性を上げ得るとともに、転写搬送手段の抵抗の違いによって像担持体からの分離性状が異なっても、抵抗によって印加タイミングおよび紙間転写電流を可変させて最適な分離性を確保することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置で用いる転写搬送装置の一例の斜視図である。
【図２】図１の転写搬送装置の基本構成を示す平面図である。
【図３】図１の転写搬送装置を用いた画像形成装置で、転写動作前の状態の構成を示す概念図である。
【図４】同転写中の概念図である。
【図５】図１の転写搬送装置で用いる転写ベルトの拡大断面部分図である。
【図６】図１の転写搬送装置を用いた画像形成装置での転写中の状態を概念的に示す拡大図である。
【図７】本発明の一実施形態の制御図（Ａ）と印加タイミング（Ｂ）を示す図である。
【図８】転写ベルトのベルト抵抗の違いによる分離性の違いを示す図である。
【図９】ベルト抵抗を検知して印加タイミングＬａを可変させる動作のフローチャートである。
【図１０】先端電流の切り替えと紙間電流の切り替えの双方を行った場合の紙間バイアス値を示す図である。
【符号の説明】
１ 転写搬送装置
１Ａ 本体
２ ベルトユニット
３ 感光体
４、５ ローラ
６ 転写ベルト
６ａ 内側層
６ｂ 表面層
７ 支持体
８ ＤＣソレノイド
８Ａ 制御板
９ 接離レバー
１０ レジストローラ
１１ バイアスローラ
１２ 高圧電源
１３ 接触板
１４ 転写制御板
１５ 転写前除電ランプ（ＰＴＬ）
１６ クリーニング装置
１６Ａ クリーニングブレード
１６Ｂ 回収スクリュー
１７ 定着部
１７ａ 加熱ローラ
１７ｂ パッドローラ
１８ 分離爪
２０ 操作部
２１ 制御部
２２ 転写位置検出手段
２３ 転写ベルトの駆動モータ
Ｓ 転写紙
Ｂ ニップ部
ｘ 転写紙の画像領域
ｙ 同非画像領域
ｚ 同紙間

Claims (1)

1. トナー像を担持する像担持体と、
   シート状の転写材を担持し、該担持した転写材へ上記像担持体上のトナー像を転写する無端状の接触転写搬送手段と、
   該接触転写搬送手段をクリーニングするクリーニング手段と、
   上記接触転写搬送手段を張架する張架手段と、
   上記転写搬送手段に紙間転写電流、先端転写電流を供給する転写バイアス供給手段と、
   上記転写搬送手段の抵抗を検知する抵抗検知手段と
   を有し、
   上記転写搬送手段の紙間転写電流から先端転写電流の切り換えタイミングを、
   （１）上記抵抗検知手段で検知した抵抗値が低いほど遅らせ、
   （１ａ）特に低い場合には紙先端非画像領域で切り換え、かつ、
   （２）前記抵抗検知手段で検知した抵抗値が低いほど紙間転写電流値を小さく設定する
   ことを特徴とする画像形成装置。